智能化焊接机器人混杂系统特征的MLD建模和控制研究
结题报告
批准号:
61374071
项目类别:
面上项目
资助金额:
81.0 万元
负责人:
陈善本
依托单位:
学科分类:
F0301.控制理论与技术
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
林涛、卫善春、刘军良、丁鸣艳、许燕铃、杨乘东、叶震、吕娜、何银水
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
针对智能化机器人焊接系统(IRWS)及其动态过程的混杂系统(HS)特征,研究基于HS框架下IRWS混杂逻辑动态(MLD)建模与控制方法及其应用问题。形成面向IRWS及其焊接过程的MLD建模、分析、控制器设计及应用的系统化理论方法,发展HS的MLD建模与控制的新理论和新方法,推进MLD建模与控制方法在IRWS及复杂焊接工艺制造过程控制中的应用。研究将建立针对IRWS的HS理论框架描述;建立IRWS焊接过程中连续分段线性与非线性特性及其约束条件、知识规则、逻辑变量作用等特点的混杂系统MLD模型;给出IRWS的 MLD建模中命题逻辑向混合整数不等式转换的方法;基于建立的IRWS-MLD模型,针对IRWS及其焊接过程控制难点提出相应的预测与优化控制方法;给出相应IRWS-MLD模型控制的MIQP问题求解方法;依托海洋工程装备关键部件机器人焊接生产线背景,推进HS的MLD建模与控制方法的应用创新。
英文摘要
Aiming at the characteristics of the Hybrid System(HS)of Intelligentized Welding Robot Systems (IRWS) and its dynamical process, the HS-MLD modeling and control method and its application for IRWS are studied in this proposal. As a result, a kind of systematic approach for IRWS and its welding dynamical process will be established by MLD modeling, analysis, control and applications.These research works will not only develope and new results on HS theory of MLD modeling and control, but also promote its effective applications in IRWS welding process and other similar complex manufacturing process. The continuous piecewise-linear and the nonlinear characteristics in IRWS and weldding process with some constraints, knowledge rules and logical variables are described as a kind of hybrid MLD model. An effective method on the conversion between proposition logic and mixed integer inequality will be proposed, which is suitable for MLD modeling of IRWS welding process. Based on the MLD model of IRWS weld dynamical process, the corresponding prediction and control method will be developed for the difficulties in optimization of IRWS and and control of welding process. The solution of MIQP problem for the MLD model of IRWS welding dynamical process will be given. Finally, some innovative researched results on HS-MLD modeling and control of IRWS welding process will be experimented and applied to the robotic welding product lines for the ocean equipment manufacturing product line.
针对智能化机器人焊接系统(IRWS)及其动态过程的混杂系统(HS)特征,研究基于HS框架下IRWS混杂逻辑动态(MLD)建模与控制方法及其应用问题。形成面向IRWS及其焊接过程的MLD建模、分析、控制器设计及应用的系统化理论方法,发展HS的MLD建模与控制的新理论和新方法,推进MLD建模与控制方法在IRWS及复杂焊接工艺制造过程控制中的应用。为此,研究了厚板IRWS的HS理论框架下的描述过程,建立了自动机模型;建立了IRWS焊接过程中连续分段线性与非线性特性及其约束条件、知识规则、逻辑变量作用等特点的混杂系统MLD模型;给出了IRWS的 MLD建模中命题逻辑向混合整数不等式转换的方法;为了解决MLD-MPC中的MIQP求解问题,提出了利用外点法(EPM)解决不等式约束,利用类似于B&B法来松弛整数约束的混合算法。为在线实现基于MLD模型的MPC优化计算,引入了减少早熟现象的GA算法。通过仿真确立了诸多控制参数,为对焊枪进行控制打下了基础;根据MPC中参考输入的不同设计,提出了两种基于MLD的预测控制方法:基于无弧跟踪轨迹为参考输入的MPC(TTWARI-MPC)和基于优化时域均等的参考输入的MPC(RICOTD-MPC )。为测试上述控制方法的有效性,分别利用T形接头的打底焊和不同填充焊进行了焊枪控制试验,并将上述控制结果与基于增量式PID的控制结果进行了对比。通过焊接试验展示了三种控制方法的优缺点,得出了采用RICOTD-MPC控制方法能更好应用于实际生产的结论;建立了双机器人双弧焊接过程MLD模型,为实现多机器人弧焊过程的基于MLD模型的控制打下基础。上述研究成果可以服务于海洋工程装备关键部件的机器人焊接生产,有助于推进HS在机器人智能化焊接过程的MLD建模与控制。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.12.012
发表时间:2016
期刊:上海交通大学学报
影响因子:--
作者:黄色吉;许燕玲;杨雪君;侯震;陈善本;韩瑜
通讯作者:韩瑜
Microstructure and mechanical properties of HSLA thick plates welded by novel double-sided gasmetal arc welding
新型双面熔化极气体保护焊HSLA厚板的显微组织与力学性能
DOI:10.1007/s00170-014-6477-0
发表时间:2015
期刊:The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子:--
作者:Yuxi Chen;Chengdong Yang;Huabin Chen;Huajun Zhang;Shanben Chen
通讯作者:Shanben Chen
Online defect detection of Al alloy in arc welding based on feature extraction of arc spectroscopy signal
基于电弧光谱信号特征提取的铝合金电弧焊缺陷在线检测
DOI:10.1007/s00170-015-6966-9
发表时间:2015-03
期刊:The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子:--
作者:Zhifen Zhang;Elijah Kannatey-AsibuJr;Shanben Chen;Yiming Huang;Yanling Xu
通讯作者:Yanling Xu
DOI:--
发表时间:2015
期刊:上海交通大学学报
影响因子:--
作者:陈玉喜;刘亮;张华军;陈华斌;陈善本
通讯作者:陈善本
DOI:10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.10.013
发表时间:2016
期刊:上海交通大学学报
影响因子:--
作者:杨雪君;许燕玲;黄色吉;侯震;陈善本;韩瑜
通讯作者:韩瑜
智能化焊接制造系统MAS-MLD建模与协调控制方法研究
  • 批准号:
    61873164
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
铝合金GTAW焊接气孔缺陷形成多信息融合预测及其在线抑制研究
  • 批准号:
    51575349
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
基于电弧特征信息智能处理的铝合金TIG焊缺陷在线预测及补偿控制研究
  • 批准号:
    51075268
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
基于混杂逻辑动态建模的焊接过程控制方法研究
  • 批准号:
    60874026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
GTAW熔池表面形状模型及其实时视觉计算方法研究
  • 批准号:
    50575144
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
复杂控制对象粗糙集软计算知识建模与控制方法研究
  • 批准号:
    60474036
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    陈善本
  • 依托单位:
国内基金
海外基金